3软件设计

单片机系统以89C51为核心，主要功能是通过人机接口(DIP开关，LED显示)来设置对蓄电池的充电电流的大小，用采集到的电流值、电压值与设定值进行PI调节，以控制D/A输出，并实时显示充电过程中的各种状态。

电压传感器产生的电压信号与电流传感器产生的电压信号经A/D送到单片机以后，单片机不断检测蓄电池两端电压，一旦检测到蓄电池两端的电压低于或者等于恒流充电的设定值，则充电器系统启动并进人恒流充电阶段，单片机通过D/A送出信号给UC3875来调节驱动脉冲的占空比，达到调节蓄电池充电电流的目的。当检测到蓄电池端电压达到涓流充电设定值且浮动较小时，就进人涓流充电过程。单片机继续检测蓄电池的端电压，当检测到端电压达到饱和设定值时认为电池己充到饱和，充电结束。在整个充电过程中，单片机时刻检测功率器件散热器和蓄电池的温度，一旦检测到温度值不正确，充电器立即停止工作。其软件流程如图3所示。

图3 软件流程图

4保护电路设计

为了使蓄电池充电器正常、安全、可靠地工作,需要设计各种保护电路,以便在电路运行异常时发出指令封锁驱动信号,使主电路停止工作,并显示对应故障状态,蜂鸣器报警。保护电路主要包括软启动电路，过流、过压保护电路，过热保护电路，极性接反保护等。

4.1软启动电路

软启动电路包括两部分，一部分是电源变换电路防浪涌电流的软启动电路，另一部分是充电电路的建压软启动[6]。

电源变换电路的输入采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输人熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏;轻者也会使空气开关合不上闸。这些均会造成充电器无法正常工作，为此设置防浪涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。

充电电路的建压软启动电路的作用是控制DC-DC变换电路的占空比，使其由零逐渐增加，这样输出电压将会逐渐增加，防止输出电压过高，造成对负载的冲击。电路的设计思想是利用UC3875芯片的软启动SOFT START引脚与GND间接入一个电容,使得启动时,输出级的移相角从0°逐渐增加，使全桥变换器的脉宽从零慢慢增大,直到稳定工作,这样可减小主功率开关管的开机冲击。

4.2过流、过压保护电路

UC3875的内部误差放大器输入端E/A+接单片机通过D/A输出的模拟电压或电流给定信号。反相输入端E/A-接主电路输出直流电流或直流电压反馈信号,二者之间的切换由单片机控制中间继电器实现。

输入过压、欠压，输出过压、过流等保护信号综合后送至UC3875芯片的C/S+端，当该端电压高于2.5 V时，将UC3875输出级的移相角拉回到0°，使全桥变换器的脉宽为零，从而实现电流、电压故障的保护。

4.3 过温保护

蓄电池和功率器件散热器的温度信号由热敏电阻检测,经R/V转换电路转换为电压信号，通过ADC0809转换为数字量送单片机。当检测到蓄电池或功率器件散热器的温度高于某值时,则停止充电。

4.4极性检测电路

当充电器检测到蓄电池极性接反时不进行充电。如果极性正确,充电器检测到蓄电池两端的电压高于某一个给定值时,继电器吸合,UC3875上电，充电器开始给蓄电池充电。

5试验结果

依据前面主电路与控制电路,研制了一台充电器样机，在最大输出电压65 V、最大输出电流60 A、逆变频率22 kHz的情况下进行了实验,主电路有关电压波形见图4。

图4 充电器主电路电压波形

(a) IGBT S1、S4电压波形  (b)高频变压器副边电压波形

实验结果表明,电流调节和电压调节的切换平稳,调节时间短,控制精度高,电流调节误差小于±0.2 A,电压调节误差小于±0.2 V,效率可达到92%。整机质量小于10 kg，本充电器整套装置性能良好，适用于多种蓄电池的充电。

参考文献
[1]　周志敏,周纪海,纪爱华.阀控式密封铅酸蓄电池实用技术[M].北京:机械工业出版社, 2005.
[2]　路秋生.常用充电器电路与应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.
[3]　丁志亮,李建婷.一种智能铅酸蓄电池充电器的设计[J].通信电源技术,2006,23(2):16-18
[4]　严毓培,吴福根,许振龙. 多功能智能型铅酸蓄电池充电器的设计与实现[J]. 蓄电池,2007(2):64-67
[5]　张素文,贺凯歌. 基于模糊控制理论铅酸蓄电池充电器的设计[J].电源技术应用,2008,11(3):18-21
[6]　胡玉祥,孙德辉. 基于DSP的软件脉宽调制型蓄电池充电器开关电源[J].电气应用,2006,25(8):64-66

（御风）